Relatório determinação da massa específica aparente in sito Método do Frasco de Areia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
NELSON POERSCHKE
Relatório 04
Determinação da massa específica aparente in sito
Método do Frasco de Areia
BOA VISTA – RR
JULHO, 2016
NELSON POERSCHKE
Relatório 04
Determinação da massa específica aparente in sito
Método do Frasco de Areia
Relatório apresentado como exigência da disciplina de Laboratório de Geotecnia do Curso de Bacharelado em Engenharia Civil da Universidade Federal de Roraima, ministrada pela Prof. Drª. Gioconda Santos e Souza Martinez.
BOA VISTA – RR
JUNHO, 2016
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO	 04
2 OBJETIVOS	 05
3 EQUIPAMENTOS	 06
4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL	 07
5 CÁLCULOS 	09
5.1 MASSA ESPECÍFICA APARENTE SECA DO SOLO IN SITU	09
5.1.1 Massa de areia deslocada que preenche o funil e o rebaixo da bandeja	 09
5.1.2 Massa de areia deslocada que preenche o cilindro de volume conhecido	 10
5.1.3 MAD que preenche o funil, o rebaixo da bandeja e a cavidade do terreno	 10
5.1.4 Massa de areia deslocada que preenche a cavidade do terreno	 10
5.1.5 Volume do cilindro	 10
5.1.6 Massa específica da areia 	 10
5.1.7 Volume do solo extraído da cavidade do terreno 	 11
5.1.8 Umidade do solo extraído da cavidade do terreno 	 11
5.1.9 Massa específica aparente seca do solo in situ 	 11
6 RESULTADOS 	
7 NORMAS 	
8 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 	
1. INTRODUÇÃO
	Os fundamentos da compactação dos solos foram desenvolvidos por Ralph Proctor, na década de 20, quando postulou ser a compactação uma função de quatro variáveis: peso específico seco, umidade, energia de compactação e tipo de solo (solo grosso, solo fino, etc.).
	A compactação do solo é um processo manual ou mecânico que tem por objetivo a redução do volume de vazios pela expulsão do ar, aumentando a sua resistência e sua estabilidade.
	Após a realização da compactação do solo, um controle de qualidade da compactação deve ser realizado, onde critérios como espessura da camada, entrosamento entre camadas, números de passadas, tipo de equipamento e grau de compactação atingido, devem atender às especificações do projeto.
	O controle da compactação no campo é realizado por meio da comparação entre o grau de compactação obtido e o especificado.
	Pretendemos, nesse ensaio, demonstrar as operações realizadas para se calcular a densidade aparente in sito, meio empregado para determinação do grau de compactação na obra. 
2. OBJETIVOS
	Este ensaio tem por objetivo determinar a massa específica aparente seca, no local da obra, por meio do método do frasco de areia.
	Os dados obtidos serão comparados com os dados de projeto com a finalidade de fiscalizar se a execução da obra está atendendo os imperativos do projeto.
3. EQUIPAMENTOS
	- frasco de vidro ou de plástico translúcido, padronizado;
	- bandeja quadrada rija, perfurada, com apoio para o funil, padronizada;
	- pá de mão;
	- nível de bolha;
	- talhadeira de aço;
	- martele de cerca de 1 kg;
	- balança com capacidade mínima para 10 kg e precisão de 1 g;
	- balança com capacidade mínima para 1,5 kg e precisão de 0,1 g;
	- recipiente para acondicionar a amostra sem perda de umidade;
	- estufa capaz de manter temperatura entre 105º e 110º;
	- cilindro metálico de volume conhecido (cerca de 2000 c3);
	- cápsulas metálicas com tampa; e
	- areia lavada e seca, de massa específica aparente conhecida.
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	Este ensaio foi realizado utilizando o método da demonstração. Na oportunidade a Técnica de Laboratório realizou as operações explicando-as passo-a-passo aos alunos.
	Seguindo as especificações ditadas pelas Normas da ABNT NBR 7185-2016, o procedimento seguiu a seguinte ordem:
	Primeiramente, no laboratório, foi determinada a massa de areia que preenche o funil mais o orifício da bandeja metálica. Para isso foi necessário montar o conjunto frasco e funil, com o frasco completamente cheio de areia, e determinar sua massa com resolução de 1 g, a notar como M1.
	Em seguida, instalou-se o frasco e funil de modo que o funil ficasse apoiado no rebaixo da bandeja, colocando esta sobre a superfície da bancada de granito (superfície plana e regular). Aberto o registro a areia escoa livremente até preencher toda a cavidade do orifício da bandeja e do funil, o que se observa pela cessação do movimento de queda da areia no interior do frasco. Fechar o registro, retirar o frasco e determinar novamente a massa do conjunto frasco e funil. 
	A massa de areia que escoou do conjunto preenchendo o funil e o orifício no rebaixo da bandeja é dada subtraindo-se M2 de M1. Essa massa é M3.
	Embora a norma determine repetir o procedimento mais duas vezes para fins de fazer a média, e cientes dessa obrigatoriedade em um ensaio real, não o fizemos em virtude dos objetivos didáticos da demonstração e exiguidade de tempo. Caso a operação fosse repetida e obtido resultado que se diferenciasse em mais de 1% da média, esse seria descartado e feita nova medida.
	Nesta primeira faze os procedimentos foram executados com o objetivo de obter-se a massa de areia que preenche o funil e o orifício da bandeja.
	Em seguida o frasco foi completamente cheio de areia novamente e montado o conjunto frasco e funil. Medida a massa do conjunto e anotada como M4.
	O conjunto frasco e funil foi instalado de modo que o funil ficasse apoiado sobre o rebaixo da bandeja e esta sobre um cilindro de volume conhecido. Abriu-se o registro, deixando escoar livremente a areia até cessar o movimento no interior do frasco. Fecha-se o registro e mede-se novamente a massa do frasco com resolução de 1g e anota-se como M5.
	A massa de areia que preenche o cilindro de volume conhecido é dada por .
	Novamente, pelos mesmos motivos explicitados anteriormente, deixamos de realizar mais duas medidas para fins de média.
	A massa específica da areia é calculada pela seguinte equação:.
	Encerrada esta segunda fase que teve por objetivo determinar a massa específica da areia do frasco.
	Agora partimos para o campo onde será feita a coleta do material que terá sua massa específica aparente seca determinada pelo método ora descrito.
	Escolhido o local de coleta, este deve ser limpo, tanto quanto possível, plano e horizontal com o auxílio de ferramentas e nível de bolha.
	Completa-se novamente o frasco com areia a mede-se a sua massa anotando como M7.
	Assenta-se a bandeja procurando um completo contato entre ela e o solo. Escavar com o auxílio da talhadeira, martelo e concha de mão, uma cavidade cilíndrica no terreno, limitada pelo orifício central da bandeja e com profundidade de cerca de 15 cm.
	Recolher meticulosamente todo o solo extraído da cavidade, determinar a massa do material com resolução de 1g e anotar como . 
	Recolher três amostras em cápsulas metálicas para determinação da umidade.
	Montar o conjunto frasco e funil sobre a bandeja abrir o registro deixando a areia escoar e preencher toda a cavidade recém escavada, o rebaixo da bandeja e o funil. Ao cessar o movimento no interior do frasco, fechar o registro e retirar o conjunto. Determinar a massa do conjunto com resolução de 1g e anotar como M8.
	A massa de areia deslocada que preenche o funil, o rebaixo da bandeja e a cavidade é dada por 
	A massa de areia deslocada que preenche apenas a cavidade é dada por 
	Sabendo a massa específica da areia, calculada anteriormente, e a massa de areia que preenche a cavidade, podemos calcular o volume de solo retirado desta cavidade. Sabendo a massa de solo retirada, sua umidade e volume, calculamos sua massa específica aparente seca.
5. CÁLCULOS
	De posse dos resultados, compartilhados entre todos os alunos, serão efetuados os cálculos utilizando-se das ferramentas matemáticas indicadas nas já citadas NBR 7185/2016, da ABNT. 
5.1 	MASSA ESPECÍFICA APARENTE SECA DO SOLO IN SITUOnde:
	 = massa específica aparente seca, do solo in situ, em (não confundir com peso específico dos sólidos);
	 massa específica aparente da areia, em ;
	 = massa do solo extraída da cavidade do terreno, em g;
	 massa de areia que preenche a cavidade do terreno, em g; e
	w = teor de umidade do solo extraído da cavidade do terreno, em %.
	Tabela 01 – Dados do ensaio
	Descrição das massas medidas
	Símbolo
	Massa (g)
	Massa do conjunto cheio
	M1
	9900
	Massa do conjunto após encher funil e rebaixo
	M2
	8360
	Massa do conjunto cheio
	M4
	9900
	Massa do conjunto após encher o cilindro
	M5
	2820
	Massa do conjunto cheio
	M7
	9900
	Massa do frasco após encher a cavidade do terreno
	M8
	3932
	Massa de solo úmido extraído da cavidade do terreno
	Mw
	6080
5.1.1 	Massa de areia deslocada que preenche o funil e rebaixo da bandeja (M3)
5.1.2 	Massa de areia deslocada que preenche o cilindro de volume conhecido (M6)
5.1.3 	Massa de areia deslocada que preenche o funil, o rebaixo da bandeja e a cavidade do terreno (M9)
5.1.4 	Massa de areia deslocada que preenche a cavidade do terreno (M10)
5.1.5 	Volume do cilindro (V1) (média de três medidas)
	Diâmetro = 165,14 mm
	Altura = 187,51 mm
	
5.1.6 	Massa específica da areia do conjunto frasco e funil (
	Volume do cilindro: 
	Massa de areia que preenche o cilindro 
5.1.7 	Volume do solo extraído da cavidade do terreno (V2)
	Massa de areia na cavidade 
	Massa específica da areia = 
5.1.8 	Umidade do solo extraído da cavidade (w)
	Tabela 02 – Cálculo da umidade do solo extraído da cavidade do terreno
	Cápsula
	10
	14
	16
	Tara (g)
	25,05
	23,09
	23,60
	Tara + solo úmido (g)
	75,25
	90,85
	84,09
	Tara + solo seco (g)
	70,25
	84,12
	77,77
	Umidade (%)
	11,06
	11,03
	11,67
	Umidade
	11,25
5.1.9 	Massa específica aparente seca do solo in situ 
6. RESULTADOS
	O objetivo do ensaio é determinar a massa específica aparente seca do solo na obra.
	Tabela 3 – Resultados obtidos por meio dos cálculos
	Descrição das massas calculadas
	Símbolo
	Massa (g)
	Massa de areia deslocada para o funil e rebaixo
	M3
	1540
	Massa de areia na cavidade do cilindro
	M6
	5540
	Massa de areia no funil mais cavidade do terreno
	M9
	5968
	Massa de areia na cavidade do terreno
	M10
	4428
	Descrição das massas calculadas
	Símbolo
	Massa esp (g/cm3)
	Massa específica da areia
	
	1,379
	Descrição dos volumes calculados
	Símbolo
	Volume (cm3)
	Volume do cilindro
	V1
	4016
	Volume do solo na cavidade
	V2
	3211
	Tabela 4 – Massa específica aparente seca in situ (
	Descrição das massas calculadas
	Símbolo
	Massa esp (g/cm3)
	Massa específica aparente seca do solo in situ
	
	1,702
7. NORMAS
	NBR 7185-2016, Determinação da massa específica aparente in situ – Método do frasco de areia, ABNT, Rio de Janeiro, 2016.
8. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
	BASTOS, Cézar Augusto Burkert, Apostila Mecânica dos Solos, Departamento de Materiais e Construção, Fundação Universidade de Rio Grande, Rio Grande – RS.
	CHRUSCIAK, Mariana Ramos, Apostila de Mecânica dos Solos I, Aula 16, UFRR, Boa Vista – RR, 2015.